產業分析

太陽能產業分析:中國十四五的發展與機會

Source : Pixabay

在中國十四五政策的推動下,太陽能的普及是確定性相當高的趨勢,而這篇文章將從中國太陽能產業的歷史與現況,去分析下個五年可能會出現的變化與機會。

  • 中國十四五政策
  • 中國太陽能產業發展歷史及現況
  • 產業鏈技術發展趨勢
  • 相關企業介紹

中國十四五政策

十四五計畫,預計2025年底太陽能裝機總量突破700 GW

  • 2020 年太陽能+風電合計占用電量比為 9.7%,2021年全國風電、太陽能發電量占全社會用電量的比重達到11%左右,後續逐年提高,目標到2025年達到16.5%左右(中國能源局)。
  • 中國太陽能行業協會副理事長兼秘書長王勃華預測,到2025年,可再生能源在新增發電裝機量中佔比將達到95%,太陽能在所有可再生能源新增裝機量中佔比將達到60%。
  • 2020年中國年用電量為7510GW(中電聯),風+太陽能發電量為727GW,占比9.7%。假設用電量未來五年CAGR5.5%,2025年中國總發電量需要達到9800GW,保守估計太陽能與風電裝機量為45:55,推算出2025太陽能裝機總量為727GW,五年內新增裝機量為473GW(2020年底為254GW)
  • 過去20年中國的太陽能裝機總量將在下一個五年出現將近2倍的成長,而且這僅僅是中國內需的推算結果。
中國各省"十四五計畫"裝機量不完整統計
Source : 自行整理

  • 中國太陽能產業發展歷史及現況
  • 2000年代 – 矽料

    歐洲是最早發展太陽能的地區,基於對環保意識的重視,在2000年左右各國就制定好了補助計畫準備大力推動太陽能發展,尤其德國的激勵方案最完整強勁。而亞洲的太陽能先驅是日本,當時日本的製造技術優秀,前十大製造商中有4家來自日本。

    主要由歐日的發展帶動其他國家發展太陽能,需求增加快速,多國在競爭這巨大的市場。太陽能電池的發展也因此加速,量產技術提升,1995~2007年的CAGR為37%,這段高速發展的末期,中國超車德國成為太陽能電池的龍頭。

    因為需求大量增加,原物料供應緊繃,各國的廠商都開始直接與上游簽定量定價的長約,供不應求的狀態為之後的倒閉潮畫下伏筆。

    2008金融海嘯歐洲銀行放款改為保守,政府也大砍補貼,需求趨緩,導致產能過剩,太陽能廠簽的長約從有利布局變成沉重負債,太陽能產業好景不再。

    而中國開始確立了其太陽能第一大國的身分,以一條龍式的生產,向外銷售低價的產品。

    2010年代 – 矽片

    中國成為太陽能第一大國後,上下游完全整合,中國各元件的產量都為市場最大,而在這第二個十年的中期,出現了第二個大事件,多晶矽被單晶矽取代了。

    多晶矽是最上游的原物料,過去因為成本比單晶低廉、生產簡單,所以在2000~2018年這段時間都是技術主流,直到近年單晶矽製程優化,價格下降,發揮出單晶矽能源轉換效率高的優勢,單晶矽成為主流是必定的發展路線。單晶矽的變革造就了一些新的矽片龍頭,如隆基、中環。

    單晶矽片發展趨勢預測
    Source : CPIA、華安證券

    而在這階段中國的十三五計畫持續把再生能源尤其太陽能的規劃占比提高,在技術、產能都到位的情況下,裝機需求加速上升,在2015年成為全球裝機量最大國,出現了目前為止裝機量成長最快速的時期,從43GW到254GW成長5倍以上。但我認為需求的爆發期會出現在下個五年、甚至十年。

    2020年代 – 裝機 &儲能

    由上述可知中國太陽能發展是從硬體生產落後到硬體市佔地一再到現在的裝機量第一,下個五年中國的太陽能內需強勁是可以預期的。這20年來因為製造技術的改善,中國太陽能也將要達成平價上網的目標,在部分城市太陽能發電成本已經低於燃煤了。

    Source : CPIA、財通證券

    這也是太陽能能夠在眾多再生能源中脫穎而出的一個原因,太陽能是過去10年成本(包括安裝、產電成本)下降幅度最大的,大幅領先其他再生能源。

    Source : IRENA

    從上圖也能看到 Capacity Factor 容量因子這塊太陽能的表現相對沒有那麼好,只提升2%,容量因子就類似產能利用率,在一段時間內可以產出多少電。可以看到地熱能發電的容量因子有8成,代表一段時間內有8成的時間是以滿載運作,而太陽能就會受到天氣因素影響表現非常落後。

    所以儲能設備就是用來解決這痛點,一旦太陽能裝機規模擴大,再生能源有間歇性的問題就會被放大,所以需要仰賴儲能來解決間歇性。

    儲能能夠在下一個五年成為關鍵,與近10年電池成本大幅下降有關,過去沒有去做儲能是因為投資的成本大於儲能的效益,那不如就讓電耗損掉。

    所以在電池技術、成本與產能都到位的情況下,裝機+儲能勢必會成為2020年代太陽能發展的重點。

    Source : Statista

    市場現況

    風電去年出現的裝機量大增,可能是因為2020年是中國補助方案的最後一年,所以出現搶裝潮,而海上風電則會在2021終止補助方案。

    其實撇除掉去年的風電裝機量大增,太陽能近五年的裝機需求增量都是大於風電的,太陽能技術發展的趨勢,在成本下降空間及速度上都優於風電,維修也較容易,而且安裝地點的選擇也較多樣,所以太陽能的占比會逐步超越風電,成為主流的再生能源。


    零組件產品

    Source : CPIA、自行整理

    上表是中國2020年太陽能相關零件的產能,可以看到在這些關鍵零組件上幾乎壟斷了全球的市場。

    在市場集中度上也可以發現”越上游集中度越高”,而且趨勢是向上的,漸漸形成大者恆大的局勢,因為在大廠經常擴廠或通過收購擴大產品線及產能。

    >> 各產品的主要供應企業<<

    • 多晶矽 – 保利協鑫(GCPEF)
    • 矽片 – 隆基(601012)
    • 電池片 – 通威(600438)、愛旭(600732 )
    • 組件 – 隆基(601012)、晶科能源(JKS-US)

    產業鏈狀況、技術發展趨勢

    在前面提到的產業變革可以看出太陽能產業的特性,就是技術變化快速,每次變革都會出現新的龍頭領導者,如過去多晶矽的天下,轉眼間出貨量已經剩下不到20%,單晶矽完全取代了多晶矽。從中能看到技術變革在太陽能產業的變化有相關關鍵的影響。而本質上太陽能仍為製造業,規模優勢帶來的成本優勢是競爭上關鍵的因素,所以即使CR5的占比很高,底下還是有眾多參與者在瓜分這塊巨大的增量市場,過去2010年的搶料潮、倒閉潮也能看出這是低門檻市場,還有大多生產技術是掌握在設備商上。

    所以這章節會整理目前主要的技術變革,其中可能會出現掀起下一次產業革命的技術。

    矽片

    • P型單晶矽片 — > N型單晶矽片

    2017年靠著P型單晶矽片成功取代多晶矽成為市場主流技術,轉折點就是隆基率先使用的金剛線切割技術大幅降低了單晶矽片的成本,發揮出轉換效率更高的優勢。

    新一代N型單晶矽片技術則具備更高的轉換效率,而且光衰率更低,製造難度也因此更高,目前並無太多產能開出,但是更高的轉換效率以及更低的光衰率代表的是單位度電成本的下降,一旦產能開出勢必會吸引大量需求,
    而目前N型單晶矽料離普及主要是卡在生產成本的問題,而製造設備上P型與N型沒有太大的區別,更多是差在用料、製程上,P型是硼摻雜,N型是磷摻雜。

    電池技術

    • 大尺寸電池組件

    更大尺寸的電池組件具有更高的組件發電功率,也就降低了太陽能的發電成本。能夠降低發電成本增加發電功率就是各廠相繼擴增大尺寸電池組件產線的原因,而組件尺寸擴大是在近年單晶矽、PERC電池這些具有降本增效的主要技術出現後,才開始出現明顯的增大趨勢。再加上近年龍頭一體化程度越來越高,方便上下游的一體化改革供應大尺寸組件。基於這些變化讓近年成為供應大尺寸組件的最佳良機。

    而電池尺寸在擴大上也有一些限制,例如原物料成本、生產不良率、製程改進、產線升級、共同裝配的零組件升級..等,種種限制讓電池尺寸到一定的程度後就不會再有更好的研發投報率,目前市場上一致認為 210mm(G12) 的組件是未來3~5年內的最佳方案。

    Source : 東吳證券
    • N-Pert、TOPCon、HJT、IBC

    目前發展的電池技術主要是以N型矽片做為基礎發展的可分為N-Pert、TOPCon、HJT(異質結)和IBC,N-Pert應屬於較簡單的過渡技術轉換效率的提升空間有限,在這就不談了。

    • TOPCon技術 : 三種技術中難度第三高、轉換效率第二高的技術,目前發展較領先,因為可以直接從現有產線升級改造,增加產能。
    • HJT異質結技術: 三種技術中難度第二高(純技術)、轉換效率第一高的技術,但是由於產線不能直接升級利用,所以對於必須設新產線的在位者而言,轉換成本較高,這也給予了新進者一個超車的空間。而且這個技術工序少,主要的成本會發生在蓋新廠、買新設備的資本支出上,一旦規模擴大,固定成本的下降空間相對大。
    • IBC 技術 : 三種技術中難度最高、轉換效率第二的技術,產線也不能直接升級利用,設備要求最高,成本也遠高於當前技術,目前尚未見到技術轉移的趨勢。
    各種電池技術的平均轉換效率趨勢預測

    相關企業介紹

    隆基(601012)

    公司發展

    2020年隆基是全球單晶矽片+電池組件的最大供應商,但是在電池片方面由於今年沒有擴廠計劃所以已經被通威及愛旭超車。

    隆基是一體化程度最高的企業,從矽片做到電站建設,身為規模最大的單晶矽片廠,隆基在毛利率及淨利率的表現相較同業優秀。不過一體化的優勢可能會隨著同業擴大而下降,因為各產業的龍頭都開始往上下游做整合了。

    隆基在電站建設的獲利表現很出色,這是目前同業沒還有辦法做到的,尤其對於只做一個零件的廠商,蓋電廠幾乎只賺到工錢。而電站蓋得越多,未來儲能系統的市場越大,不過目前貢獻的收入僅13億,相比之下占比還不夠大。

    產能
    Source : 年報、自行整理
    技術投入
    • 在電池HTJ技術產能布局相對弱後,僅60MW,目前市場上規劃的總產能是60.56GW,占比不到1%。
    Source:浙商證券研究所整理
    • 相對的隆基是重壓在TOPCon的發展上共規劃18GW的產能,目前市場規劃的產能為75GW,隆基占比24%。
    Source:浙商證券研究所整理
    • 今年隆基也宣布目前已經測試到25.09%的轉換效率,電池良率96%與主流的PERC 97%相當,量產轉換效率也已經超過24.34%比PERC還高,預計產能開出來就會開始轉換到TOPCon技術上。

    通威(600438)

    Source : 2020年報、自行整理
    公司發展

    通威在太陽能產業中比較特別,通威有一半的營收來自於農牧業,雖然這部分在全球經營的有聲有色,佔據水產飼料類龍頭,但毛利率僅10.5%。不過農業這塊業務是相對穩定的,研發、資本支出都不高,未來能穩定貢獻,而主要的成長動能會來自於太陽能產品。

    目前通威在推動的是 ”魚光一體” 的模式,充分利用魚塭的水面,不用購地形成水上發電。這套模式能充分增加土地利用價值以及提高魚塭收入,但缺點就是每座太陽能板都是透過打樁建立,所以投資成本稍高一些,導致毛利下降。目前通威已建+在建中已有2.5GW的魚光一體項目。

    *每畝養殖魚塘,每年可輸出5-10萬度電,相當於10-20噸石油所產生的等效能量,每畝每年節約標準煤15噸以上,減少二氧化碳排放50餘噸。

    Source : 通威官網
    產能
    Source : 年報、自行整理
    技術投入
    • 單晶矽料成本持續下降,全年平均生產成本3.87萬元/噸,其中新產能3.63萬元/噸。
    • 單晶PERC電池片非矽成本降到0.2/w以內
    • HJT最高效率達25.18%(應為全國最大),將投產1GW的規模
    • 大尺寸(166以上)電池片占產量90%以上
    • 產品中單晶矽料占98%以上,同時已經可以批量生產N型單晶矽料。

    陽光電源(300274)

    *儲能毛利率是參考2021的半年報
    Source : 2020年報、2021半年報、自行整理

    公司發展

    陽光電源是太陽能產業中下游的企業,根據營收組成可以看到電站開發占比最高,但是毛利率最低,由此可見上下游整合程度不高,蓋電站幾乎沒賺錢,電站開發的工程承包模式分為兩種BT/EPC,兩種都是隨工程進度認列營收,只蓋廠不賣電,工程結束後就交付,所以太陽能發電收入占比才那麼低。而陽光電源之所以願意做是為了幫它的主要產品逆變器拉貨,因為電廠的逆變器通常都是自主供應。陽光電源是逆變器的龍頭,逆變器在再生能源中是不可或缺的零組件,也是陽光電源目前唯一有競爭力的品項,在全球市場已累計逆變器裝機量154GW以上。

    主要的成長動能應是在儲能系統部分,先前提到過目前中國的儲能需求還在初階段,會隨太陽能裝機量一起提升,而陽光電源在2017年就開始投入儲能業務,是2020年裝機量的冠軍,而且該業務營收成長相當快速,基期又低,近4年CAGR 107%。4年內儲能業務從6400萬成長到11.7億的規模。

    裝機量、產能消息

    • 逆變器全球裝機總量154GW,市占率24%
    • 電廠開發全球裝機總量16GW
    • 2020年逆變器產能50GW
    • 擬募資24億元擴產100GW產能(其中70GW 太陽能逆變設備、15GW 風電變流器、15GW 儲能變流器產能)

    晶科電力 (JINKO Power)

    Source : 2020年報、自行整理

    公司發展

    晶科科技的業務組合非常特別,因為它並沒有賣任何硬體,是個完全的下游廠商,只做太陽能發電運營跟蓋太陽能廠。首先太陽能廠的EPC業務就如同前述,沒有做一整化整合的公司要蓋廠就只能賺工錢,晶科科技比太陽電源還慘,毛利率只有4.21%。晶科科技過去其實是晶科能源(JKS)的子公司,後來透過分拆獨立出來,而雖然過去兩者是上下游的整合關係,[1]但獨立後晶能科技與晶科能源有相關承諾事項禁止晶科科技大量採購晶科能源的產品,所以對於晶科科技的電站EPC開發毛利沒有太大幫助。

    目前專注在做下游的營運,晶科科技賣得更像是服務而非產品,它提供的是整體的解決方案,內容包含開發前的評估規劃、融資方案到開發完後的營運管理,以確保客戶能夠採用最適合的方案,最大化電站的資產價值以及投資報酬率。

    事後的營運管理的部分就是線上監控、線下維護,提供數據分析、智能管理等服務,隨時確保電站安全、無故障,讓客戶不需承擔管理電站的事務。而主要賺的錢就是電站的管理費以及自有電站賣電的收入。

    晶科科技的角色隨著第三方電站的開發規模上升,在代管業務上也能有所提升,這裡也顯示晶科的不同之處,它是靠蓋完電廠之後的服務賺錢。

    目前公司管理的電站數量超過 350 個,運維總規模近 5GW,其中第三方代維規模 1.7GW,公司自持太陽能電站運營規模約 3.08GW,其中集中式電站規模約 2.26GW,分布式電站規模約 0.82GW。


    [1] 在《晶科能源控股有限公司(JinkoSolar Holding Co.,Ltd.)關於避免同業競爭的承諾函》”中提到「晶科科技公司承諾每年向晶科能源控股組件採購金額占公司同類採購總額的比例不超過10%」、「晶科能源在境外尚以股權投資形式控制部分太陽能電站,晶科能源承諾(1)在不違反海外太陽能電站所在國法律和法規的前提下,盡最大之努力促使該等電站轉讓至晶科科技及/或其下屬控股企業」。

    * 本文純分享知識與個人心得,內容並非投資意見,亦不構成任何投資產品之要約、要約招攬或建議。

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